(57)【要約】【課題】  簡素な構成で車線の判定が確実にできる車両検知装置を提供する。【解決手段】  複数車線２１ａ，２１ｂを有する道路２２の各々の車線２１ａ，２１ｂ内に配置された複数の磁気センサ１ａ，１ｂと、所望の車線２１ａの磁気センサ１ａの出力Ｉａから隣の車線２１ｂの磁気センサ１ｂの出力Ｉｂに所定比率βを乗じた値βＩｂを差し引いた値Ｉａ−βＩｂが隣の車線２１ｂの磁気センサ１ｂの出力Ｉｂに所定の係数γを乗じた値より大きいか否かで前記所望車線２１ａを車両５ａが通過したか否かを判定する車線判定部２４を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数車線を有する道路の各々の車線内に配置された複数の磁気センサと、所望の車線の磁気センサの出力から隣の車線の磁気センサの出力に所定比率を乗じた値を差し引いた値が隣の車線の磁気センサの出力に所定の係数を乗じた値より大きいか否かで前記所望車線を車両が通過したか否かを判定する車線判定部を備えたことを特徴とする車両検知装置。
【請求項２】
前記比率は、予め前記所望車線を車両が通過した期間中に、前記所望車線の磁気センサ出力の時間的最大値に対する隣車線の磁気センサ出力の時間的最大値の比率として求めておくことを特徴とする請求項１記載の車両検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路を走行する車両を検知して交通流量の測定に利用される車両検知装置に係り、特に車両による磁場の変化から車両の通過を判定する磁場感応型の車両検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路近傍のある地点で磁場を検出すると、時間的に一定なある値が得られる。これは地磁気によるものである。道路上を磁性体の塊である車両が通過すると、磁性体に磁束が集中するため、上記地点での磁場が時間的に変化する。車両が磁化している場合、その磁化の方向と地磁気の方向とが同じであれば磁場が強まり、磁化の方向と地磁気の方向とが逆であれば磁場が弱まるので、検出される磁場はより大きく変化する。このような磁場感応型の車両検知装置が特許文献１〜４に記載されている。
【０００３】
特許文献１、２では、道路脇の長手方向に間隔を隔てて２つの磁気センサを設置し、１台の車両の通過による磁気センサ出力の極大値と極小値のペアを検出して車両の通過を検出すると共に、２つの磁気センサ出力の位相差から車両の移動方向と速度を検出している。
【０００４】
特許文献３では、道路長手方向に間隔を隔てて２つの磁気センサを埋設し、磁気センサ出力を二値化するタイミングを工夫することにより、連続して来る２台の車両の通過を識別している。
【０００５】
特許文献４では、隣接する２車線がある道路の片側車線の幅方向中央から車線境界線までの間と反対側車線の幅方向中央から車線境界線までの間の上空にそれぞれ磁気センサを設置し、各磁気センサの感度軸を互いに対向させるか斜め下に向けさせ、２つの磁気センサは一方が片側車線のみ他方が反対側車線のみの車両による磁場の変化に感応することで車線を判別している。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２５２８８号公報
【特許文献２】特許第２７２９９７７号公報
【特許文献３】特開２００１−０７６１１９号公報
【特許文献４】実用新案登録第２５２４５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜３において、複数車線を有する道路のうちの所望車線を通過する車両だけを検知しようとしても、車両が強く磁化している場合とそうでない場合とで磁気センサの出力の大きさが異なるため、磁気センサから車両までの距離の違いを磁気センサの出力の大きさで判別することはできず、他の車線を通過する車両までも当該車線を通過したと誤検知してしまう。つまり車両を検知する精度が低い。このため、通行量を実際の通行量よりも多くカウントしてしまうという問題がある。
【０００８】
特許文献４では、車線の判別が可能であるが、磁気センサの感度軸の向きだけで隣車線の車両による磁場変化を遮断しなければならないので、互いの磁気センサの場所や姿勢を厳密に設定する必要がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、簡素な構成で車線の判定が確実にできる車両検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、複数車線を有する道路の各々の車線内に配置された複数の磁気センサと、所望の車線の磁気センサの出力から隣の車線の磁気センサの出力に所定比率を乗じた値を差し引いた値が隣の車線の磁気センサの出力に所定の係数を乗じた値より大きいか否かで前記所望車線を車両が通過したか否かを判定する車線判定部を備えたものである。
【００１１】
前記比率は、予め前記所望車線を車両が通過した期間中に、前記所望車線の磁気センサ出力の時間的最大値に対する隣車線の磁気センサ出力の時間的最大値の比率として求めておいてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１３】
（１）簡素な構成で車線の判定が確実にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１に示されるように、本発明に係る車両検知装置は、車線２１ａ，２１ｂを有する道路２２の各々の車線内に配置された２つの磁気センサ１ａ，１ｂを備える。これら磁気センサ１ａ，１ｂは、道路面の下に埋設したり、道路を跨ぐガントリに取り付けたり、高架橋の裏面に取り付けたり、シールドトンネルの床板裏面に取り付けたりすることができる。車線２１ａを走行する車両を車両５ａ、車線２１ｂを走行する車両を車両５ｂとする。
【００１６】
ここでは、図２に示されるように、磁気センサ１ａ，１ｂは、道路面２３の下に埋設してある。それぞれの磁気センサ１ａ，１ｂは、感度軸の方向（矢印で示す）を道路面２３に垂直（ｙ軸方向）にしてある。感度軸（検知軸ともいう）とは磁場を最も強く感じる方向のことであり、感度軸を道路面２３に垂直にしておくことにより、磁気センサ１ａ，１ｂはそれぞれ真上を通過する車両５ａ，５ｂによる磁場を最も強く検出し、斜め上を通過する車両５ｂ，５ａによる磁場はその上向きベクトル成分のみ検出することができる。磁気センサ１ａ，１ｂは、各々車線２１ａ，２１ｂのほぼ中央に配置される。
【００１７】
図３に示されるように、本発明に係る車両検知装置は、既に述べた２つの磁気センサ１ａ，１ｂに加え、各車線毎に自車線を車両が通過したか否かを判定する車線判定部２４を備える。車線判定部２４は、隣の車線の磁気センサの出力に予め定めた比率を乗じる乗算器２ａ，２ｂと、自車線の磁気センサの出力から前記乗算値を差し引く演算器３ａ，３ｂと、この差引値が隣の車線の磁気センサの出力に所定の係数を乗じた値又は予め定めた閾値より大きいか否かで自車線を車両が通過したか否かを判定して車両検知信号を出力する判定器４ａ，４ｂとからなる。自車線を車線２１ａとすると、乗算器２ａは隣の車線２１ｂの磁気センサ１ｂの出力Ｉｂに比率βを乗じて乗算値βＩｂとし、演算器３ａは自車線２１ａの磁気センサ１ａの出力Ｉａから乗算値βＩｂを差し引いて差引値Ｉａ−βＩｂとし、判定器４ａは差引値Ｉａ−βＩｂが隣の車線２１ｂの磁気センサ１ｂの出力Ｉｂに所定の係数γを乗じた値又は閾値より大きいか否かで自車線を車両が通過したか否かを判定する。自車線を車線２１ｂとすると、乗算器２ｂは隣の車線２１ａの磁気センサの１ａ出力Ｉａに比率αを乗じて乗算値αＩａとし、演算器３ｂは自車線２１ｂの磁気センサ１ｂの出力Ｉｂから乗算値αＩａを差し引いて差引値Ｉｂ−αＩａとし、判定器４ｂは差引値Ｉｂ−αＩａが隣の車線２１ａの磁気センサ１ａの出力Ｉａに所定の係数δを乗じた値又は閾値より大きいか否かで自車線を車両が通過したか否かを判定する。
【００１８】
まず、図４〜図６を用いて磁気センサ１の近傍を車両５が通過したことによる磁気センサ１の出力の変化について説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）に示されるように、磁性体の塊である車両５は、その構造の特徴から前後方向（道路を基準にすればｘ軸方向）に磁化している場合が多い。また、車両５が磁化していなくとも磁性体に磁気が集中することから、磁化しているのと同等（等価）の影響を周囲の磁場に与える。なお、車両５の磁化の強さは、車両５の磁性体含有量や磁化の履歴により、車両５の寸法や車種によらない。
【００１９】
ここで、車両５を仮想磁石７と仮定すると、この仮想磁石７は両極を端部に有しｘ軸に平行な棒磁石であり、磁気センサ１からの距離はｚ軸方向にｔ、ｙ軸方向にｈである。この図４から車両５及び道路面２３を取り去り、仮想磁石７が磁気センサ１にもたらす磁場を示したのが図５である。
【００２０】
図５（ａ）に示されるように、仮想磁石７が磁気センサ１の真上にあったとした場合（破線丸）に生じる磁場をＨとすると、仮想磁石７から見下ろす角度θにある磁気センサ１内の点Ｐには磁場ｒが生じる。図５（ｂ）に示されるように、磁気センサ１内の点Ｐに生じる磁場Ｈは、仮想磁石７のＳ極による磁場ＨｓとＮ極による磁場Ｈｎを合成したものである。これらの関係は次式で与えられる。
【００２１】
【数１】
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【００２２】
車両５が前に移動することにより仮想磁石７の前後方向中点と磁気センサ１との距離ｄが連続的に変化する。磁場Ｈｓと磁場Ｈｎは強度が距離ｄの関数になっているから距離ｄの変化に伴い強度変化する。この強度変化は経過時間に対する強度の変化波形として描ける。図６に、車両５の速度が一定とした場合のｙ軸方向の磁場Ｈの強度の変化波形を示す。横軸は経過時間、縦軸は車両が無いときの磁場強度（地磁気による）を０とした磁場強度である。
【００２３】
以上、図４〜図６は従来より知られているとおりである。図６の時間波形から車両の通過を検出する方法については従来公知なので、ここでは説明を省略する。
【００２４】
次に、ある時点Ｔにおいて道路面垂直方向の磁場が車線横断方向に分布する様子について説明する。図７（ａ）は図１において右車線２１ａを車両５ａが通過する場合の配置を示し、図７（ｂ）は図１において左車線２１ｂを車両５ｂが通過する場合の配置を示す。図７（ｃ）は、それぞれの場合の磁場強度分布を示す。図７（ｃ）の横軸は右車線２１ａの横断方向中央を０とし、その横断方向中央からの横断方向の距離を表すものであり、縦軸は車両により生じた磁場の磁場強度を表すものであり、車両が無いときの磁場強度を０とする。
【００２５】
図７（ｃ）の分布７１ａに示されるように、車両５ａが右車線２１ａ上を走行するとき、横断方向中央が最も磁場が強く、横断方向中央の両側では横断方向中央からの距離に応じて磁場が曲線的に弱くなっている。また、分布７１ｂに示されるように、車両５ｂが左車線２１ｂ上を走行するとき、横断方向中央から約３．５ｍの地点（車線２１ｂの横断方向中央）が最も磁場が強く、その地点の両側ではその地点からの距離に応じて磁場が曲線的に弱くなっている。つまり、仮に道路横断方向に微小間隔で多数の磁気センサが感度軸を揃えて配置されていると、車両が通過する車線によって分布７１ａ又は分布７１ｂの分布が観測できる。
【００２６】
なお、図７（ｃ）は時間軸で見ると図６で磁場強度が最大値となる時点Ｔについて示したものであるが、図６のどの時点においても磁場強度の空間的最大値を１としたときの分布のプロファイルは同じである。
【００２７】
さて、本発明にあっては、車線２１ａに磁気センサ１ａを設置し、車線２１ｂに磁気センサ１ｂを設置している。今、右車線２１ａを自車線としたとき、自車線を車両５ａが通過すると、図７（ｃ）の分布７１ａにおける磁気センサ１ａの設置点である０ｍの地点での磁場強度は１であるから、磁気センサ１ａの出力Ｉａは図６と相似で最大値が１となる時間変化をする。このとき、分布７１ａにおける磁気センサ１ｂの設置点である約３．５ｍの地点での磁場強度は０．６であるから、磁気センサ１ｂの出力Ｉｂは図６と相似で最大値が０．６となる時間変化をする。自車線の磁気センサ１ａの出力Ｉａの最大値１に対する隣車線の磁気センサ１ｂの出力Ｉｂの最大値０．６の比率は０．６である。そこで、乗算器２ａには比率βとして０．６を予め設定しておく。
【００２８】
一方、図７（ｃ）の分布７１ｂに注目すると、左車線２１ｂを自車線としたとき、自車線を車両５ｂが通過すると、分布７１ｂにおける磁気センサ１ａの設置点である０ｍの地点での磁場強度は０．６であるから、磁気センサ１ａの出力Ｉａは図６と相似で最大値が０．６となる時間変化をする。このとき、分布７１ａにおける磁気センサ１ｂの設置点である約３．５ｍの地点での磁場強度は１であるから、磁気センサ１ｂの出力Ｉｂは図６と相似で最大値が１となる時間変化をする。自車線の磁気センサ１ｂの出力Ｉｂの最大値１に対する隣車線の磁気センサ１ａの出力Ｉａの最大値０．６の比率は０．６である。そこで、乗算器２ｂには比率αとして０．６を予め設定しておく。
【００２９】
この状態で右車線２１ａを車両５ａが通過すると、磁気センサ１ａの出力Ｉａは１、磁気センサ１ｂの出力Ｉｂは０．６となる。乗算器２ｂは磁気センサの１ａ出力Ｉａ＝１に比率α＝０．６を乗じて乗算値０．６を得る。演算器３ｂは磁気センサ１ｂの出力Ｉｂ＝０．６から乗算値０．６を差し引き、差引値０を得る。判定器４ｂは差引値０が閾値より小さいので、自車線（左車線２１ｂ）には車両が通過しなかったと判定する。乗算器２ａは磁気センサの１ｂ出力Ｉｂ＝０．６に比率β＝０．６を乗じて乗算値０．３６を得る。演算器３ａは磁気センサ１ａの出力Ｉａ＝１から乗算値０．３６を差し引いて差引値０．６４を得る。判定器４ａは差引値０．６４が閾値より大きいので、自車線（右車線２１ａ）を車両が通過したと判定する。
【００３０】
逆に左車線２１ｂを車両５ｂが通過した場合には、磁気センサ１ａの出力Ｉａが０．６、磁気センサ１ｂの出力Ｉｂが１となり、上記と同様の計算の結果、右車線２１ａには車両が通過せず、左車線２１ｂを車両が通過したという判定がなされる。
【００３１】
このようにして、本発明の車両検知装置は、所望の車線の磁気センサの出力から隣の車線の磁気センサの出力に所定比率を乗じた値を差し引いた値が所定の閾値より大きいか否かで前記所望車線を車両が通過したか否かを判定することにより、当該所望車線を車両が通過したことを精度よく検出することができる。
【００３２】
上記形態では、道路２２が片側通行２車線としたが、両側通行２車線の道路にも本発明は適用できる。また、２車線以上の多車線の道路にも本発明は適用でき、各車線に各々磁気センサを設置し、乗算器、演算器、判定器をそれぞれ設ければ、全ての車線について自車線を車両が通過したか否かの判定が得られる。
【００３３】
なお、上記の例では車両は車線中央を走行したと仮定したが、実際には車線内で中央側に寄って走行することもある。車線幅が３．５ｍ、車両の幅が約１．５ｍとする。車両５ａが隣車線寄りを走行したとすると、車両５ａと磁気センサ１ｂとの水平方向間隔は３．５／２＋１．５／２で与えられ、２．５ｍとなり、車両５ａと磁気センサ１ａとの水平方向間隔は１ｍとなる。従って、磁気センサ１ｂの出力は車両による磁気変動の最大値の０．７５倍となる。一方、磁気センサ１ａの出力は、車両による磁気変動の最大値の０．９５倍となる。この最大値を１とすると、演算器３ｂの出力は、０．７５−０．６×０．９５＝０．１３となる。そこで、誤検出を防ぐために、閾値を、相対する磁気センサの出力値の０．１３値、または十分なＳ／Ｎが得られる値のうちどちらか大きい方とする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を示す磁気センサを配置した道路の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ´線における道路の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す車両検知装置のブロック構成図である。
【図４】車両の磁化を表したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】磁場のベクトルを表したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】車両通過時における磁場の強度の時間的変化を示す波形図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ測定条件を示す道路の断面図、（ｃ）は道路面垂直方向の磁場が車線横断方向に分布する磁場強度分布を示す波形図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ａ，１ｂ  磁気センサ
２ａ，２ｂ  乗算器
３ａ，３ｂ  演算器
４ａ，４ｂ  判定器
５，５ａ，５ｂ  車両
２１ａ，２１ｂ  車線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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